DE102019203667A1 - CARRIER FOR ELECTRICALLY HEATED CATALYST AND EXHAUST GAS CLEANING DEVICE - Google Patents
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Abstract
Ein Träger für einen elektrisch beheizten Katalysator enthält: eine Wabenstruktur; und ein Paar von Metallelektrodenteilen. Ein Metallelektrodenteil des Paars von Metallelektrodenteilen ist auf einer dem anderen Metallelektrodenteil über einen Mittelpunkt der Wabenstruktur hinweg entgegengesetzten Seite angeordnet. Ein Teil oder beide Teile des Paars von Metallelektrodenteilen enthält beziehungsweise enthalten: einen plattenförmigen Hauptteil; und eine Vielzahl von jeweils aus dem Hauptteil vorstehenden Zungenstücken. Ein Teil jedes Zungenstücks steht mit der Wabenstruktur in Kontakt.A support for an electrically heated catalyst includes: a honeycomb structure; and a pair of metal electrode parts. A metal electrode part of the pair of metal electrode parts is disposed on a side opposite to the other metal electrode part via a center of the honeycomb structure. A part or both parts of the pair of metal electrode parts include: a plate-shaped main part; and a plurality of tongue pieces protruding from the main body, respectively. A part of each tongue piece is in contact with the honeycomb structure.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger für einen elektrisch beheizten Katalysator. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung einen Träger für einen elektrisch beheizten Katalysator, enthaltend eine Wabenstruktur und ein Paar von Metallelektrodenteilen, die so angeordnet sind, dass sie einander über einen Mittelpunkt der Wabenstruktur hinweg gegenüberliegen, in welchem ein Bruch der Wabenstruktur aufgrund eines Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Wabenstruktur und den Metallelektrodenteilen wirkungsvoll unterbunden werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine einen Träger für einen elektrisch beheizten Katalysator verwendende Abgasreinigungsvorrichtung.The present invention relates to a support for an electrically heated catalyst. More particularly, the present invention relates to a support for an electrically heated catalyst comprising a honeycomb structure and a pair of metal electrode parts arranged to oppose each other across a center of the honeycomb structure in which breakage of the honeycomb structure occurs due to a difference in thermal expansion coefficient the honeycomb structure and the metal electrode parts can be effectively prevented. The present invention also relates to an exhaust gas purification device using a support for an electrically heated catalyst.
Herkömmlicherweise wird ein Element, in welchem ein Katalysator auf eine Wabenstruktur aus Cordierit oder Siliciumcarbid aufgebracht ist, zur Behandlung schädlicher Stoffe in aus Kraftfahrzeugmotoren ausgestoßenen Abgasen verwendet (siehe Patentdokument 1). Eine solche Wabenstruktur hat gewöhnlich eine säulenförmige Wabenstruktur, welche Trennwände enthält, welche eine Vielzahl von Zellen definieren, welche sich von einer Stirnseite zu der anderen Stirnseite erstrecken, um Strömungswege für ein Abgas zu bilden.Conventionally, an element in which a catalyst is applied to a honeycomb structure of cordierite or silicon carbide is used to treat harmful substances in exhaust gases discharged from automobile engines (see Patent Document 1). Such a honeycomb structure usually has a columnar honeycomb structure which includes partitions defining a plurality of cells extending from one end face to the other end face to form flow paths for an exhaust gas.
Für die Behandlung des Abgases mit dem auf die Wabenstruktur aufgebrachten Katalysator muss eine Temperatur des Katalysators auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht werden. Jedoch ist beim Starten des Motors die Katalysatortemperatur niedriger, was herkömmlicherweise ein Problem, dass das Abgas nicht genügend gereinigt wird, verursacht. Deshalb wurde ein als elektrisch beheizter Katalysator (EHC) bezeichnetes System entwickelt. In dem System sind Elektroden auf einer aus leitfähiger Keramik bestehenden Wabenstruktur angeordnet und erzeugt die Wabenstruktur selbst Wärme durch elektrische Leitung, wodurch die Temperatur des auf die Wabenstruktur aufgebrachten Katalysators vor dem Starten oder während des Startens des Motors auf eine Aktivierungstemperatur erhöht wird.For the treatment of the exhaust gas with the catalyst applied to the honeycomb structure, a temperature of the catalyst must be raised to a predetermined temperature. However, when starting the engine, the catalyst temperature is lower, which conventionally causes a problem that the exhaust gas is not sufficiently cleaned. Therefore, a system called electrically heated catalyst (EHC) was developed. In the system, electrodes are disposed on a conductive ceramic honeycomb structure, and the honeycomb structure itself generates heat by electric conduction, whereby the temperature of the catalyst applied to the honeycomb structure is increased to an activation temperature before starting or starting the engine.
Eine elektrische Verbindung zu einer externen Verdrahtung ist erforderlich, damit ein Strom durch den EHC fließen kann. Jedoch wird aufgrund eines Unterschieds im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen einem Oberflächenelektroden und Verdrahtung bildenden Metallmaterial und einem einen Träger bildenden Keramikmaterial während der elektrischen Beheizung eine thermische Spannung erzeugt. Deshalb besteht Bedarf an einem Element, welches auch eine spannungspuffernde Funktion erfüllt, damit nicht die thermische Spannung aufgrund des Unterschieds im linearen Ausdehnungskoeffizienten auf den Träger für den EHC einwirkt.Electrical connection to external wiring is required for current to flow through the EHC. However, due to a difference in coefficient of linear expansion between a surface electrode and wiring forming metal material and a ceramic material forming a support, thermal stress is generated during electrical heating. Therefore, there is a need for an element that also performs a voltage buffering function so that the thermal stress due to the difference in coefficient of linear expansion does not affect the carrier for the EHC.
Als einen von mehreren Ansätzen offenbart Patentdokument 1, dass eine Verdrahtung zur Versorgung eines Paars von Oberflächenelektroden, welche sich jeweils in einer Axialrichtung einer Trägeroberfläche erstrecken, mit elektrischem Strom von außen zu einer Kammzinkenform gebildet ist und außerdem durch thermisches Spritzen an einer Vielzahl von Positionen auf denselben Kammzinken befestigt ist, um einen abgeknickten Teil zwischen den Positionen zu schaffen, wodurch eine thermische Spannung (thermische Beanspruchung) aufgrund eines Unterschieds im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der aus einem Metall bestehenden Verdrahtung und einem aus Keramik bestehenden Träger vermindert wird.As one of several approaches,
DRUCKSCHRIFTENVERZEICHNISPUBLICATION LIST
Patentliteraturpatent literature
Patentdokument 1:
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Jedoch fällt, wenn die Vielzahl von Punkten an einer Vielzahl von Positionen auf denselben Kammzinken befestigt ist, die Ausdehnung je nach Punkt wegen einer Verteilung der Wärmeerzeugung oder dergleichen verschieden aus und wird die Belastung auf die befestigten Punkte (Kontaktpunkte) ausgeübt, so dass die Kontaktpunkte brechen können. Ferner können, obwohl man davon ausgeht, dass abgeknickte Teile vorgesehen sind, um die mechanische Spannung abzubauen, die abgeknickten Teile eine Torsionsspannung nicht abbauen, so dass die Kontaktpunkte brechen können.However, when the plurality of dots are fixed at a plurality of positions on the same comb teeth, the expansion differs depending on the point due to a distribution of heat generation or the like, and the load is applied to the fixed points (contact points) so that the contact points can break. Further, although it is assumed that bent parts are provided to release the stress, the bent parts can not break a torsional stress, so that the contact points may break.
Ferner erwähnt das obige Dokument auch ein Verfahren zum Befestigen derselben Elektrode an nur einem Punkt. Jedoch geht man davon aus, dass, da das Verfahren die Anzahl von Kontaktpunkten verringert, die entsprechende Strombreite schmaler wird. Further, the above document also mentions a method of attaching the same electrode at one point only. However, it is believed that as the method reduces the number of contact points, the corresponding current width becomes narrower.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Probleme gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Träger für einen elektrisch beheizten Katalysator, enthaltend eine Wabenstruktur und ein Paar von Metallelektrodenteilen, die so angeordnet sind, dass sie einander über einen Mittelpunkt der Wabenstruktur hinweg gegenüberliegen, welcher fähig ist, einen Bruch der Wabenstruktur aufgrund eines Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Wabenstruktur und den Metallelektrodenteilen wirkungsvoll zu unterbinden, bereitzustellen. Ferner ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine den Träger für den elektrisch beheizten Katalysator verwendende Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen.The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a support for an electrically heated catalyst comprising a honeycomb structure and a pair of metal electrode parts arranged to face each other across a center of the honeycomb structure capable of causing breakage of the honeycomb structure due to a honeycomb structure To effectively prevent differences in thermal expansion coefficient between the honeycomb structure and the metal electrode parts. Further, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device using the carrier for the electrically heated catalyst.
Durch gründliche Untersuchungen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass die obigen Probleme durch Bereitstellen einer Vielzahl von jeweils aus einem Hauptteil jedes von Metallelektrodenteilen vorstehenden Zungenstücken und In-Kontakt-Bringen der Zungenstücke mit einem Wabenstruktur-Körper gelöst werden können, so dass verhindert werden kann, dass die Wabenstruktur aufgrund eines Unterschieds im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Metallelektrodenteilen und der Wabenstruktur einer übermäßigen Belastung durch eine thermische Spannung (thermische Beanspruchung) ausgesetzt wird. Somit wird die vorliegende Erfindung wie folgt beschrieben:
- (1)
Ein Träger für einen elektrisch beheizten Katalysator, enthaltend:
- eine Wabenstruktur; und
- ein Paar von Metallelektrodenteilen, wobei ein Metallelektrodenteil des Paars von Metallelektrodenteilen auf einer dem anderen Metallelektrodenteil über einen Mittelpunkt der Wabenstruktur hinweg entgegengesetzten Seite angeordnet ist;
- wobei einer oder beide des Paars von Metallelektrodenteilen enthält beziehungsweise enthalten:
- einen plattenförmigen Hauptteil; und
- eine Vielzahl von jeweils aus dem Hauptteil vorstehenden Zungenstücken, und
- wobei ein Teil jedes Zungenstücks mit der Wabenstruktur in Kontakt steht.
- (2)
Eine Abgasreinigungsvorrichtung, enthaltend:
- den Träger für den elektrisch beheizten Katalysator gemäß Punkt (
1 ), wobei der Träger in einem Abgasströmungsweg zum Strömenlassen eines Abgases aus einem Motor angeordnet ist; und - ein zylindrisches Metallelement zur Aufnahme des Trägers für den elektrisch beheizten Katalysator.
- den Träger für den elektrisch beheizten Katalysator gemäß Punkt (
- (1) A carrier for an electrically heated catalyst containing:
- a honeycomb structure; and
- a pair of metal electrode parts, wherein a metal electrode part of the pair of metal electrode parts is disposed on a side opposite to the other metal electrode part across a center of the honeycomb structure;
- wherein one or both of the pair of metal electrode parts contains or contains:
- a plate-shaped body; and
- a plurality of tongue pieces respectively protruding from the main body, and
- wherein a part of each tongue piece is in contact with the honeycomb structure.
- (2) An exhaust gas purification device containing:
- the support for the electrically heated catalyst as described in (point
1 ), wherein the carrier is arranged in an exhaust gas flow path for flowing an exhaust gas from a motor; and - a cylindrical metal member for receiving the support for the electrically heated catalyst.
- the support for the electrically heated catalyst as described in (point
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Träger für den elektrisch beheizten Katalysator, enthaltend die Wabenstruktur und das Paar von Metallelektrodenteilen, wobei ein Metallelektrodenteil des Paars von Metallelektrodenteilen auf einer dem anderen Metallelektrodenteil über den Mittelpunkt der Wabenstruktur hinweg entgegengesetzten Seite angeordnet ist, einen Bruch der Wabenstruktur aufgrund des Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Wabenstruktur und den Metallelektrodenteilen wirkungsvoll unterbinden.According to the present invention, the support for the electrically heated catalyst including the honeycomb structure and the pair of metal electrode parts, wherein one metal electrode part of the pair of metal electrode parts is disposed on a side opposite to the other metal electrode part via the center of the honeycomb structure, may break the honeycomb structure the difference in the thermal expansion coefficient between the honeycomb structure and the metal electrode parts effectively.
Figurenlistelist of figures
-
1 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.1 Fig. 10 is a view showing an example of a honeycomb structure of the present invention. -
2 ist eine Schnittansicht einer Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.2 is a sectional view of a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention. -
3 ist eine Ansicht, welche einen Mittelpunktswinkel jeder Elektrodenschicht in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.3 FIG. 12 is a view showing a center angle of each electrode layer in an embodiment of the present invention. FIG. -
4 ist eine Ansicht, welche eine Anordnung von Metallelektrodenteilen in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.4 Fig. 12 is a view showing an arrangement of metal electrode parts in an embodiment of the present invention. -
5 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Metallelektrodenteil1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.5 FIG. 15 is a perspective view showing a metal electrode part. FIG1 according to an embodiment of the present invention. -
6 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Metallelektrodenteil1A gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.6 FIG. 15 is a perspective view showing a metal electrode part. FIG1A according to another embodiment of the present invention. -
7 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Metallelektrodenteil1B gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.7 FIG. 15 is a perspective view showing a metal electrode part. FIG1B according to yet another embodiment of the present invention. -
8 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Metallelektrodenteil1C gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.8th FIG. 15 is a perspective view showing a metal electrode part. FIG1C according to yet another embodiment of the present invention. -
Die
9(a), (b), (c) und9(d) sind Ansichten zur Veranschaulichung ebener Formen von Zungenstücken7A ,7B ,7C beziehungsweise7D .The9 (a), (b), (c) and9 (d) are views illustrating planar shapes oftongue pieces 7A .7B .7C respectively7D , -
Die
10(a), (b) und10(c) sind Ansichten zur Veranschaulichung ebener Formen von Zungenstücken7E ,7F beziehungsweise7G .The10 (a), (b) and10 (c) are views illustrating planar shapes oftongue pieces 7E .7F respectively7G , -
11 ist eine Ansicht, welche eine Form eines Zungenstücks zeigt.11 is a view showing a shape of a tongue piece. -
12 ist eine Ansicht, welche einen abgeknickten Teil eines Zungenstücks zeigt.12 is a view showing a bent portion of a tongue piece.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsformen eines Trägers für einen elektrisch beheizten Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und können mit entsprechendem Fachwissen verschiedenartige Änderungen, Abwandlungen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.Hereinafter, embodiments of a support for an electrically heated catalyst according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various changes, modifications, and improvements can be made with the same skill without departing from the scope of the present invention.
Wabenstrukturhoneycomb structure
Ein Material der Wabenstruktur
Der spezifische elektrische Widerstand der Wabenstruktur
Jede Trennwand
Jede Trennwand
Die Form jeder Zelle
Die äußere Form der Wabenstruktur
Ferner kann die Wabenstruktur
Die Produktion der Wabenstruktur kann gemäß einem Verfahren zum Herstellen einer Wabenstruktur in einem bekannten Verfahren zum Produzieren einer Wabenstruktur durchgeführt werden. Zum Beispiel wird zuerst ein Formungsmaterial hergestellt, indem Siliciumcarbid-Pulver (Siliciumcarbid) metallisches Siliciumpulver (metallischem Silicium), ein Bindemittel, ein oder mehrere Netzmittel, ein Porenbildner, Wasser und dergleichen zugesetzt wird. Vorzugsweise sollte eine Masse von metallischem Silicium, bezogen auf die Summe der Masse von Siliciumcarbid-Pulver und der Masse von metallischem Silicium, 10 bis 40 Massen-% betragen. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser der Siliciumcarbid-Partikel in dem Siliciumcarbid-Pulver liegt bevorzugt zwischen 3 und 50 µm und bevorzugter zwischen 3 und 40 µm. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser der metallischen Siliciumpartikel in dem metallischen Siliciumpulver beträgt bevorzugt 2 bis 35 µm. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser sowohl der Siliciumcarbid-Partikel als auch der metallischen Siliciumpartikel entspricht bei Messung der Häufigkeitsverteilung der Partikelgröße mittels des Laserbeugungsverfahrens einem volumenbezogenen arithmetischen Durchmesser-Mittelwert. Die Siliciumcarbid-Partikel sind feine Partikel aus Siliciumcarbid, welche das Siliciumcarbid-Pulver bilden, und die metallischen Siliciumpartikel sind feine Partikel aus metallischem Silicium, welche das metallische Siliciumpulver bilden. Es ist zu beachten, dass dies die Formulierung für Formungs-Rohmaterialien in dem Fall ist, in welchem das Material der Wabenstruktur der Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff ist. In dem Fall, in welchem Siliciumcarbid das Material der Wabenstruktur ist, ist kein metallisches Silicium zugesetzt.The production of the honeycomb structure may be performed according to a method of manufacturing a honeycomb structure in a known method for producing a honeycomb structure. For example, a molding material is first prepared by adding silicon carbide powder (silicon carbide), metallic silicon powder (metallic silicon), a binder, one or more wetting agents, a pore former, water, and the like. Preferably, a mass of metallic silicon, based on the sum of the mass of silicon carbide powder and the mass of metallic silicon, should be 10 to 40 mass%. The average particle diameter of the silicon carbide particles in the silicon carbide powder is preferably from 3 to 50 μm, and more preferably from 3 to 40 μm. The average particle diameter of the metallic silicon particles in the metallic silicon powder is preferably 2 to 35 μm. The average particle diameter of both the silicon carbide particles and the metallic silicon particles when measuring the frequency distribution of the particle size by the laser diffraction method corresponds to a volume average diameter arithmetic mean. The silicon carbide particles are fine particles of silicon carbide which constitute the silicon carbide powder, and the metallic silicon particles are fine particles of metallic silicon which form the metallic silicon powder. It should be noted that this is the formulation for molding raw materials in the case where the material of the honeycomb structure is the silicon-silicon carbide composite material. In the case where silicon carbide is the material of the honeycomb structure, no metallic silicon is added.
Zu Beispielen des Bindemittels zählen Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxypropoxylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Von diesen wird bevorzugt Methylcellulose in Kombination mit Hydroxypropoxylcellulose verwendet. Der Bindemittelgehalt beträgt bevorzugt 2,0 bis 10,0 Massenteile, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbid-Pulvers und des metallischen Siliciumpulvers
Der Wassergehalt beträgt bevorzugt 20 bis 60 Massenteile, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbid-Pulvers und des metallischen Siliciumpulvers
Zu den Netzmitteln, welche verwendet werden können, zählen Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäure-Seifen, Polyalkohol und dergleichen. Diese können allein oder in Kombinationen von zwei oder mehr Mitteln verwendet werden. Der Netzmittelgehalt beträgt bevorzugt 0,1 bis 2,0 Massenteile, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbid-Pulvers und des metallischen Siliciumpulvers
Der Porenbildner ist nicht besonders beschränkt, solange der Porenbildner selbst nach dem Brennen Poren bildet, und enthält zum Beispiel Graphit, Stärke, aufschäumbare Harze, wasserabsorbierende Harze, Kieselgel und dergleichen. Der Porenbildnergehalt beträgt bevorzugt 0,5 bis 10,0 Massenteile, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbid-Pulvers und des metallischen Siliciumpulvers
Dann werden die resultierenden Formungs-Rohmaterialien geknetet, um einen Grünkörper zu bilden, und dann wird der Grünkörper stranggepresst, um eine Wabenstruktur herzustellen. Beim Strangpressen kann eine Matrize mit einer gewünschten Gesamtform, Wabenform, Trennwanddicke, Wabendichte und dergleichen verwendet werden. Bevorzugt wird die resultierende Wabenstruktur getrocknet. Wenn die Länge in der Mittelachsenrichtung der Wabenstruktur nicht die gewünschte Länge ist, können die beiden Stirnseiten der Wabenstruktur auf die gewünschte Länge abgeschnitten werden.Then, the resulting molding raw materials are kneaded to form a green body, and then the green body is extruded to produce a honeycomb structure. In extrusion molding, a die having a desired overall shape, honeycomb shape, bulkhead thickness, honeycomb density and the like can be used. Preferably, the resulting honeycomb structure is dried. If the length in the central axis direction of the honeycomb structure is not the desired length, the two end faces of the honeycomb structure can be cut to the desired length.
Der getrocknete Wabenkörper wird dann gebrannt, um eine Wabenstruktur herzustellen. Vor dem Brennen kann bevorzugt eine Kalzinierung durchgeführt werden, um das Bindemittel und dergleichen zu entfernen. Die Kalzinierung erfolgt bevorzugt in einer Luftatmosphäre 0,5 bis 20 Stunden lang bei einer Temperatur von 400 bis 500 °C. Das Kalzinierungs- und das Brennverfahren sind nicht beschränkt, und sie können unter Verwendung eines Elektroofens, eines Gasofens oder dergleichen durchgeführt werden. Das Brennen kann bevorzugt in einer inerten Atmosphäre wie Stickstoff und Argon 1 bis 20 Stunden lang bei einer Temperatur von 1400 bis 1500 °C erfolgen. Nach dem Brennen wird bevorzugt eine Oxygenierungsbehandlung 1 bis 10 Stunden lang bei einer Temperatur von 1200 bis 1350 °C durchgeführt, um die Haltbarkeit zu verbessern.The dried honeycomb body is then fired to produce a honeycomb structure. Prior to firing, calcination may preferably be performed to remove the binder and the like. The calcination is preferably carried out in an air atmosphere for 0.5 to 20 hours at a temperature of 400 to 500 ° C. The calcining and firing methods are not limited, and they may be carried out using an electric furnace, a gas furnace or the like. The firing may preferably be carried out in an inert atmosphere such as nitrogen and argon for 1 to 20 hours at a temperature of 1400 to 1500 ° C. After firing, oxygenating treatment is preferably carried out at a temperature of 1200 to 1350 ° C for 1 to 10 hours to improve durability.
Elektrodenschichtelectrode layer
Wie in den
Die Elektrodenschichten
Ferner beträgt in dem zu der Ausdehnungsrichtung der Zelle
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Mittelpunktswinkel α einen durch die beiden Endteile der Elektrodenschichten
Bei der Wabenstruktur
Jede der Elektrodenschichten
Wie in
Andererseits ist eine bevorzugte Ausführungsform auch ein Zustand, in welchem mindestens ein Endteil jeder der Elektrodenschichten
Bei der Wabenstruktur
Bei der Wabenstruktur
Bei der Wabenstruktur
Der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenschichten
Jede der Elektrodenschichten
Jede der Elektrodenschichten
Wenn jede der Elektrodenschichten
Wenn jede der Elektrodenschichten
MetallelektrodenteilMetal electrode part
Wie in
In dieser Ausführungsform ist jedes Zungenstück
Ferner ist die Form des Hauptteils
Die ebene Form jedes Zungenstücks ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel können Zungenstücke
Ferner kann ein Zungenstück
Die Größe jedes Zungenstücks ist nicht besonders beschränkt. Um den Platz für Luftdurchlässigkeit und Verformung zu vergrößern, hat jedes Zungenstück bevorzugt eine Höhe größer als oder gleich 0,3 mm und bevorzugter größer als oder gleich 1,0 mm. Andererseits geht, wenn jedes Zungenstück zu hoch ist, ein Ausnutzungsgrad eines Gases zurück, so dass die Höhe des Zungenstücks bevorzugt kleiner als oder gleich 5,0 mm ist. Die Höhe des Zungenstücks entspricht dem längsten Abstand vertikaler Abstände jedes Teils der Zungenstücke zu dem Hauptteil.The size of each tongue piece is not particularly limited. In order to increase the space for air permeability and deformation, each tongue piece preferably has a height greater than or equal to 0.3 mm, and more preferably greater than or equal to 1.0 mm. On the other hand, when each tongue piece is too high, a degree of utilization of a gas recedes, so that the height of the tongue piece is preferably less than or equal to 5.0 mm. The height of the tongue piece corresponds to the longest distance of vertical distances of each part of the tongue pieces to the main part.
Ein Teil jedes Zungenstücks
Somit enthält der Metallelektrodenteil den plattenförmigen Hauptteil und die Vielzahl von jeweils aus dem Hauptteil vorstehenden Zungenstücken und steht ein Teil der Zungenstücke mit der Wabenstruktur in Kontakt, wodurch die Vielzahl von aus dem Hauptteil vorstehenden Zungenstücken entlang der Außenumfangswand der Wabenstruktur unabhängig verformt werden kann, so dass selbst bei schlechter Formgenauigkeit der Wabenstruktur eine gute elektrische Verbindung aufrechterhalten werden kann. Ferner werden die jeweiligen Zungenstücke einzeln verformt, wodurch jedes Zungenstück mechanische Spannung aufgrund eines Unterschieds in der Wärmeausdehnung oder dergleichen absorbiert. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass eine übermäßige Belastung auf die Kontaktpunkte und die Wabenstruktur ausgeübt wird.Thus, the metal electrode portion includes the plate-shaped main portion and the plurality of tongue pieces projecting from the main portion, and a portion of the tongue pieces contact the honeycomb structure, whereby the plurality of tongue pieces projecting from the main portion can be independently deformed along the outer peripheral wall of the honeycomb structure, so that even with poor dimensional accuracy of the honeycomb structure, a good electrical connection can be maintained. Further, the respective tongue pieces are individually deformed, whereby each tongue piece absorbs stress due to a difference in thermal expansion or the like. Therefore, it is possible to prevent excessive stress from being applied to the contact points and the honeycomb structure.
Ferner erfüllt jedes aus der Vielzahl von Zungenstücken bevorzugt die Beziehung 1 ≤ A/B ≤ 10. „
Wie hierin verwendet, bezeichnet die „am weitesten vorstehende Position des Zungenstücks“ einen Teil, wo ein vertikaler Abstand
Die „Richtung des Vorstehens jedes Zungenstücks
Bei einem Verhältnis A/B größer als oder gleich 1 lässt sich eine Vielzahl von aus dem Hauptteil vorstehenden Zungenstücken mühelos entlang der Außenumfangswand der Wabenstruktur verformen, wodurch ermöglicht wird, eine auf das Zungenstück ausgeübte Torsionsspannung abzubauen. Ferner lässt sich bei einem Verhältnis A/B kleiner als oder gleich 10 die Festigkeit des Zungenstücks bis zu einem gewissen Grad aufrechterhalten und ein Ermüdungsbruch des Zungenstücks verhindern sowie eine zum Führen eines starken Stroms erforderliche Breite sicherstellen.With a ratio A / B of greater than or equal to 1, a plurality of tongue pieces projecting from the main portion can be easily deformed along the outer peripheral wall of the honeycomb structure, thereby making it possible to relieve a torsional stress applied to the tongue piece. Further, with a ratio A / B less than or equal to 10, the strength of the tongue piece can be maintained to some extent and prevent fatigue breakage of the tongue piece, as well as ensuring a width required for guiding a large current.
Ferner sollten eine Länge
Es ist zu beachten, dass weder die Form des Halses noch die Form des Kopfs beschränkt ist, und wenn deren Erscheinungsbilder sich als ein Teil mit einer relativ schmalen Breite und ein Teil mit einer relativ breiten Breite unterscheiden lassen, können sie als ein Hals beziehungsweise ein Kopf bezeichnet werden.It should be noted that neither the shape of the neck nor the shape of the head is limited, and if their appearances can be distinguished as a part having a relatively narrow width and a part having a relatively wide width, they can be considered as a neck Head are called.
Ferner enthält jedes Zungenstück
Zu Beispielen eines die Metallelektrodenteile
Ferner hat jeder Metallelektrodenteil
Der Träger für einen elektrisch beheizten Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer Abgasreinigungsvorrichtung verwendet werden. Somit ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Abgasreinigungsvorrichtung, enthaltend: den Träger für den elektrisch beheizten Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der Träger in einem Abgasströmungsweg zum Strömenlassen eines Abgases aus einem Motor angeordnet ist; und ein zylindrisches Metallelement zur Aufnahme des Trägers für den elektrisch beheizten Katalysator. Wie aus den obigen Beschreibungen ersichtlich, kann die Abgasreinigungsvorrichtung eine erforderliche Stromleitungs-Leistung zustandebringen, so dass eine stabilere Abgasreinigungsfunktion realisiert werden kann.The carrier for an electrically heated catalyst according to the present invention may be used in an exhaust gas purification device. Thus, another aspect of the present invention is an exhaust gas purification device comprising: the support for the electrically heated catalyst according to the present invention, wherein the support is disposed in an exhaust gas flow path for flowing an exhaust gas from a motor; and a cylindrical metal member for receiving the support for the electrically heated catalyst. As apparent from the above descriptions, the exhaust purification device can achieve a required power line performance, so that a more stable exhaust gas purification function can be realized.
BEISPIELEEXAMPLES
Im Folgenden werden zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile Beispiele dargestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.In the following, examples are presented for a better understanding of the present invention and its advantages, but the present invention is not limited to these examples.
BeispieleExamples
Siliciumcarbid- (SiC-) Pulver und metallisches Silicium- (Si-) Pulver wurden in einem Massenverhältnis von 60:40 gemischt, um ein Keramikrohmaterial herzustellen. Dem Keramikrohmaterial wurden Hydroxypropylmethylcellulose als Bindemittel, ein wasserabsorbierendes Harz als Porenbildner und Wasser zugesetzt, um ein Formungs-Rohmaterial zu bilden. Das Formungs-Rohmaterial wurde dann mittels einer Vakuum-Grünkörperknetvorrichtung geknetet, um einen rundsäulenförmigen Grünkörper herzustellen. Der Bindemittelgehalt betrug 7 Massenteile, wenn die Gesamtmenge des Siliciumcarbid- (SiC-) Pulvers und des metallischen Silicium- (Si-) Pulvers
Der resultierende säulenförmige Grünkörper wurde mittels einer Strangpresse gebildet, um einen säulenförmigen Waben-Formkörper, in welchem jede Zelle eine quadratische Querschnittsform hatte, zu erhalten. Der resultierende Waben-Formkörper wurde einer dielektrischen Hochfrequenzerwärmung und -trocknung unterzogen und dann 2 Stunden lang bei 120° C mittels eines Heißlufttrockners getrocknet, und ein vorbestimmtes Maß beider Stirnseiten wurde abgeschnitten, um einen getrockneten Wabenkörper herzustellen. Der getrocknete Wabenkörper wurde entfettet (kalziniert) und dann gebrannt.The resulting columnar green body was formed by an extruder to obtain a columnar honeycomb shaped body in which each cell had a square cross-sectional shape. The resulting honeycomb formed body was subjected to high-frequency dielectric heating and drying, and then dried at 120 ° C for 2 hours by means of a hot-air dryer, and a predetermined amount of both end faces was cut to prepare a dried honeycomb body. The dried honeycomb body was degreased (calcined) and then fired.
Dann wurden metallischem Silicium- (Si-) Pulver Hydroxypropylmethylcellulose als Bindemittel, Glycerin als Feuchthaltemittel, ein Netzmittel als Dispergiermittel und Wasser zugesetzt und wurde das Ganze miteinander vermischt. Das Gemisch wurde geknetet, um ein elektrodenschichtbildendes Rohmaterial herzustellen. Das elektrodenschichtbildende Rohmaterial wurde dann in einer Streifenform so auf die Seitenfläche des gebrannten Wabenkörpers aufgebracht, dass es sich zwischen den beiden Stirnseiten des gebrannten Wabenkörpers erstreckte, und zwar so, dass eine Dicke 1,5 mm betrug. Das elektrodenschichtbildende Material wurde an zwei Positionen auf der Seitenfläche des gebrannten Wabenkörpers aufgebracht. Dann wurde in dem zu der Ausdehnungsrichtung der Zelle orthogonalen Querschnitt einer der beiden mit dem elektrodenschichtbildenden Material bedeckten Teile auf einer dem anderen über den Mittelpunkt des gebrannten Wabenkörpers hinweg entgegengesetzten Seite angeordnet.Then, hydroxypropylmethyl cellulose as a binder, glycerin as a humectant, a wetting agent as a dispersant and water were added to metallic silicon (Si) powder, and the whole was mixed together. The mixture was kneaded to prepare an electrode layer-forming raw material. The electrode layer-forming raw material was then applied in a strip form on the side surface of the fired honeycomb body so as to extend between the two end faces of the fired honeycomb body so that a thickness was 1.5 mm. The electrode layer-forming material was applied at two positions on the side surface of the fired honeycomb body. Then, in the cross section orthogonal to the extension direction of the cell, one of the two parts covered with the electrode layer forming material was placed on an opposite side to the other over the center of the fired honeycomb body.
Das auf den gebrannten Wabenkörper aufgebrachte elektrodenschichtbildende Rohmaterial wurde dann getrocknet, um einen gebrannten Wabenkörper mit ungebrannten Elektroden zu erhalten. Die Trocknungstemperatur betrug 70 °C.The electrode layer-forming raw material applied to the fired honeycomb was then dried to obtain a fired honeycomb body with unfired electrodes. The drying temperature was 70 ° C.
Anschließend wurde der gebrannte Wabenkörper mit ungebrannten Elektroden entfettet (kalziniert), gebrannt und weiter oxidiert, um eine Wabenstruktur zu erhalten. Das Entfetten erfolgte 3 Stunden lang bei 550 °C. Das Brennen erfolgte 2 Stunden lang bei 1450 °C in einer Ar-Atmosphäre. Die Oxidation erfolgte 1 Stunde lang bei 1300 °C. Jede der Stirnseiten der resultierenden Wabenstruktur hatte eine runde Form mit einem Durchmesser von 80 mm, und die Länge der Wabenstruktur in der Ausdehnungsrichtung der Zelle betrug 75 mm. Subsequently, the fired honeycomb body was degreased (calcined) with unfired electrodes, fired, and further oxidized to obtain a honeycomb structure. The degreasing was carried out at 550 ° C for 3 hours. Firing took place at 1450 ° C for 2 hours in an Ar atmosphere. The oxidation was carried out at 1300 ° C for 1 hour. Each of the end faces of the resulting honeycomb structure had a round shape with a diameter of 80 mm, and the length of the honeycomb structure in the extending direction of the cell was 75 mm.
Dann wurden jeweils einen zu der Außenumfangswand der Wabenstruktur passenden, gebogenen plattenförmigen Hauptteil (Edelstahl-Material) aufweisende Metallelektrodenteile; und jeweils eine in
VergleichsbeispielComparative example
Die Vorbereitung erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie denjenigen der Beispiele, abgesehen davon, dass der Metallelektrodenteil gegen eine kammförmige Elektrode ausgetauscht wurde, welche keine Zungenstücke aufwies.The preparation was carried out under the same conditions as those of the examples, except that the metal electrode member was replaced with a comb-shaped electrode having no tongue pieces.
WabenbruchprüfungHoneycomb break check
Jede Wabenstruktur, bei welcher Zungenstücke (oder kammförmige Elektroden) durch Schweißen befestigt waren, wurde einer Schwingungsprüfung unterzogen, bei welcher die Wabenstruktur mit einer Keramikmatte umwickelt und dann in einem Metallbehälter untergebracht wurde und eine Schwingung mit einer Frequenz von 100 Hz und einer Beschleunigung von 30 g 24 Stunden lang darauf einwirkte. Gebrochene Zustände geschweißter Teile/der Wabenstruktur wurden visuell bestätigt. Die Anzahl visuell bestätigter gebrochener Probestücke ist in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
Table 1
Erörterungdiscussion
Aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Beispiele, gegenüber dem Vergleichsbeispiel, einen Bruch der geschweißten Teile / der Wabenstruktur wirkungsvoll unterbinden. Andererseits resultierte das die Metallelektrodenteile, welche keine Zungenstücke aufwiesen, verwendende Vergleichsbeispiel in einem unzureichenden Abbau der mechanischen Spannung und einer größeren Anzahl von Brüchen der geschweißten Teile / der Wabenstruktur.From the results shown in Table 1, it can be seen that the examples, as compared with the comparative example, effectively suppress breakage of the welded parts / honeycomb structure. On the other hand, the comparative example using the metal electrode parts having no tongue pieces resulted in insufficient stress relaxation and a larger number of breaks of the welded parts / honeycomb structure.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Wabenstrukturhoneycomb structure
- 1111
- Trennwandpartition wall
- 1212
- Zellecell
- 1, 1A, 1B, 1C1, 1A, 1B, 1C
- MetallelektrodenteilMetal electrode part
- 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F, 7G7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F, 7G
- Zungenstücktongue piece
- 101a, 101b 101a, 101b
- Elektrodenschichtelectrode layer
- 22
- HauptteilBulk
- 3, 13, 23, 333, 13, 23, 33
- Zungenstücktongue piece
- 3a, 13a, 23a, 33a3a, 13a, 23a, 33a
- ansteigender Teilincreasing part
- 3b, 13b, 23f, 33c3b, 13b, 23f, 33c
- flacher Teilshallow part
- 2020
- ein Stückone piece
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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